贾建国

斜拉桥是由梁，塔，斜拉索三种基本构件组成的缆索承重结构体系，受力特性为柔性。斜拉桥的梁、塔在外荷载作用下，处于压弯状态，随着荷载增加到一定数值时，其可能产生平面内的压、弯失稳或平面外的弯、扭失稳［1］。对于斜拉桥桥梁拆除过程的受力分析，近似于斜拉桥施工仿真计算中的倒退分析。倒退分析是以成桥状态t=t0时刻的内力状态为参考状态，以设计的成桥线形为参考构形，对结构进行虚拟倒拆并逐阶段进行分析，计算每次卸除一个施工阶段对剩余结构的影响的计算方法［2］。而对于桥梁拆除来说，同样可以适用于该方法从成桥状态开始进行对内力状态进行计算分析，对桥梁结构进行虚拟拆除，对每个拆除阶段进行受力分析，保证桥梁结构在拆除过程中的结构安全，施工安全。

本文以秦东上联线转体斜拉桥拆除方案为例，对斜拉桥在拆除过程中的各阶段内力进行分析。

1 工程概况及有限元模型建立

1.1 工程概况

该桥为预应力混凝土独塔两跨斜拉桥。主跨布置为(50+40)m，桥全长90 m，采用单塔双索面预应力斜拉索结构，索拉呈倒H形塔，塔高24.4 m。两塔柱之间净距为7 m，桥塔两侧各设4根斜拉杆。梁为双肋板等高度预应力混凝土结构，梁高1.8 m，桥面宽7.5 m，铺有电气铁路，铁路线两侧各有1.5 m宽的风压带及人行道。

1.2 结构特点

秦东上联线转体斜拉桥为多次超静定结构，如图1所示。其施工工艺采用梁、塔、索在既有线一侧灌注，转体就位的方法。该桥的结构形式独特新颖，属于组合式的桥梁结构，受力复杂。为了保证结构的稳定性与安全性，其主桥墩墩底球铰处在转体施工完毕后填充钢筋混凝土，变成了固定支座［3］，所以不可能再采用逆施工工艺法进行拆除。预应力钢束在拆除过程中的预应力释放问题及桥梁在拆除过程中的稳定性问题等给拆除工作带来了重大的困难，存在着巨大的安全隐患，为了保证该桥安全顺利地拆除，必须制定详细而具体的拆除方案，而这种方案又必须是建立在严密的理论分析和丰富的工程经验的基础上。

1.3 有限元离散模型

在该桥的结构计算分析中，单元模型主要采用了MIDAS Civil软件中的一般梁单元。该桥主梁及桥塔采用梁单元模拟，塔梁以及塔墩处采用刚性节点固结。主桥桥墩采用固结，约束6个方向的自由度。边墩采用简支，约束z方向的自由度。依照原设计构件截面尺寸并结合实际观测的截面尺寸，建立主桥提升跨整体结构的空间模型，节点总数999个，单元总数999个，梁单元999个。如图2所示。

2 桥梁拆除方案及控制截面内力分析

2.1 拆除要求

1)施工工期尽量控制在40 d。2)津秦正线已成型路基及附属工程在斜拉桥拆除过程中需加以保护。3)既有津山线路基及津山K413+769涵洞在斜拉桥拆除过程中需加以保护。4)既有津山线接触网在施工过程中考虑拆除，施工中需考虑对270号，272号接触网立杆加以保护。5)桥梁南侧附近的大棚在拆除过程中考虑予以保护。

2.2 桥梁拆除思路

该桥的拆除整体思路为:在桥梁的纵桥向先拆除主跨，再拆除副跨;50 m主跨采用分段分块机械破碎的拆除方案，40 m跨梁体与主塔采用顺桥向倾倒，落地后采用机械破碎拆除。因此，在这仅对50 m主跨的拆除过程进行受力计算分析，具体思路见表1和图3，图4。

表1 50 m主跨拆除

2.3 主梁控制截面及控制截面承载力计算

对于主梁拆除过程中内力计算采用对关键工况的控制截面进行内力分析的方法进行，控制截面见图5。

结合本工程具体情况，由于该桥在拆除过程中，预应力已经截断且该梁预应力钢束为有粘结的，故在计算中把受拉区预应力钢束看成普通钢筋进行计算，受压区预应力钢束不予考虑，不考虑预应力钢筋所施加的预应力。在计算主梁控制截面抗弯承载能力时，由于拆除过程50 m主梁是上部受拉下部受压，可将其简化成T形截面进行截面抗弯承载力计算［4］。

主梁主要控制界面及界面示意图如图6所示。计算结果如表2所示。

表2 控制截面抗弯承载能力计算结果

2.4 桥梁拆除中的内力计算

在对桥梁拆除过程中内力计算时，有针对性地选择对详细拆除中的几个主要控制工况进行详细计算分析。

1)50 m跨北侧开始拆除，从长斜拉杆锚固处到支座共悬臂14 m。控制界面为50 m跨长斜拉杆锚固处界面，即c—c截面。计算结果见图7。

2)50 m跨1号段拆除完毕后，拆除西侧长斜拉杆。控制界面为50 m跨短斜拉杆锚固处界面，即b—b截面。计算结果见图8。

3)50 m跨2号段8 m区段A，B部分拆除完毕后，拆除东侧长斜拉杆。控制界面为50 m跨短斜拉杆锚固处界面，即b—b截面。计算结果见图9。

4)50 m跨2号段拆除完毕，拆除西侧短斜拉杆。控制界面为50 m跨梁塔固结处界面，即c—c截面。计算结果见图10。

5)50 m跨32号段8 m区段A，B部分拆除完毕后，拆除东侧短斜拉杆。控制界面为50 m跨梁塔固结处界面，即c—c截面。计算结果见图11。

2.5 计算结果分析

对该桥进行建模，模拟各关键工况，对各工况在自重作用下进行静力计算，得到的结果见图12。图12中给出了各关键工况下控制截面的抗弯承载能力及各关键工况下该截面的实际计算值。

3 结语

对于秦东上联线转体斜拉桥拆除中的内力控制，主要对内力状态进行分析，对桥梁结构进行虚拟拆除，对每个拆除阶段进行受力分析，保证桥梁结构在拆除过程中的安全。经各关键工况的计算对比分析，可知桥梁在各个拆除过程中各控制截面的实际弯矩值在5 000 kN·m～25 000 kN·m范围内变化，均小于截面的抗弯承载能力。因此，经过计算，该方案的实施过程是安全的。

［1］彭大文，李国芬，黄小广.桥梁工程［M］.北京:人民交通出版社，2007:449-450.

［2］项海帆.高等桥梁结构理论［M］.北京:人民交通出版社，2001:289-293.

［3］王武勤.大里营铁路刚性索斜拉桥的转体施工［J］.桥梁建设，1998(2):29-32.

［4］叶见曙.结构设计原理［M］.北京:人民交通出版社，1997:41-75.